全球定位系统在空中交通管理中的应用

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1全球定位系统特点分析

全球定位系统（GPS）是一种以卫星及通讯发展为基础的无线电导航系统，由GPS星座、地面监控系统和GPS信号接收机三部分组成。在全球范围内任何位置，不管是任何天气条件，都可以24小时不间断地获得GPS定位到的准确的几何图像。全球定位系统的卫星分布和运转的轨道与地球相距约11000海里,通过GPS信号接收机就可以获得传回用户设备的导航信息。全球定位系统有着相比于以往的雷达定位系统更加高精度、全天候、自动化和高速度的优势，因此被广泛应用于诸如交通、航空、测绘、勘察等多领域多学科。虽然全球定位系统最初的设计目标是作为军用，但当它研制成功之后，人们在实际应用中发现了这个早期军用系统的专属产品其实在民用领域同样能发挥巨大的作用，人们甚至可以在日常生活中使用全球定位系统进行导航。

2空中交通管理重点介绍

民用航空的空中交通管理，顾名思义是为了对民用航空所进行的飞机飞行活动提供飞行支持和维护，同时由于民用航空的逐渐发达，空中交通管理还会对空中交通流量进行和陆地类似的交通秩序维护。总而言之，空中交通管理是为了保证民用航空有序飞行和旅客安全到达目的地的一系列管理措施。空中交通管理主要分为三类，分别是空中交通服务管理、空中交通流量管理和空域管理。

2.1空中交通服务管理

空中交通服务管理应该提供的服务有：空中交通管制服务、飞行信息服务和危险警告服务。空中交通管制服务的主要目标是防止航空飞机在飞行过程中和其他飞机相撞，同时要防止飞机在机场或附近空域内与其他飞机或障碍物相撞，保证空中飞行活动的安全和良好的交通秩序。飞行信息服务可以为处于起飞、飞行、降落状态的飞机提供实时的飞行信息，并适当地提出一些操作性高的可避开危险和加速飞机飞行的建议。危险警告服务主要是为了解决飞机飞行中遇到问题需要救援的问题，帮助定位待救援飞机的位置和所遇到的情况，协助搜救工作。

2.2空中交通流量管理

空中交通流量管理（ATFM）可以监控空中交通的当前情况，管理的目标是帮助飞行中的飞机之间进行高效的沟通，科学地预测和控制交通流量，在保证所有航线、空域的交通流量不超过航空运输局规定的最大安全容量的前提下，尽可能地加大交通流量。提高空中交通管理的能力可以帮助空管部门更加有效地利用空域和地面等多种资源。

2.3空域管理

空域的划分应在国家安全和飞行需要的基础上，结合空中交通管理和通信、全球定位系统、地面基础设施及机场周边环境等进行。我国空中交通管理发展的目标是由国家使用先进的空中交管系统进行统一的空域管理。

3全球定位系统在空中交通管理中的应用

3.1全球定位系统帮助维护空中交通秩序

城市的陆地有纵横交错的公路、高架桥等，公路有交通规则才能确保车辆行驶的安全。而空中的各种航线更为复杂，不仅有平面间隔还有垂直间隔。飞机在飞行中相比陆地车辆更容易受到自然环境诸如气流和气压的影响，因此需要一套航空适用的更加严格缜密的交通规则。飞机的大小和性能决定了它可被允许飞行的高度。小型飞机的活动范围在3000米以下，大中型飞机可以活动在3000米高空以上。1000到7000米之间属于中空飞行，7000到12000米之间属于高空飞行，更高的距离属于平流层飞行。不同飞机，不同的高空距离时飞机之间的垂直间隔都在交通秩序规范之内，而实际飞行中具体如何确保飞机都遵守了这些交通规则，就需要全球定位系统的帮助，让空域中所有飞机之间实时的精确间隔都在空中交通管理的监测之内。

3.2安装全球定位系统有效缩短航线成本

随着我国民用航空业的迅速发展，大多数民航公司都开始安装全球定位系统来达到有效缩短航线总体成本的目标。在空中交通管理系统中应用全球定位系统对于航程较短的航线和直达航线的成本改进效果尤为明显。全球定位系统可以大幅地减少飞机在高空中原有的大部分多余的盘旋，用合理的小程序间隔指挥引导飞机少绕弯路到达目标。

3.3全球定位系统与数据传输相结合的ADS系统

在海洋上、地面HF无线电通信和雷达都无法覆盖的区域，飞机要想与地面空中交管系统取得联系，离不开全球定位系统的协助。这是全球定位系统在空中交通管理中的另一应用。因为全球定位系统是在任何地方都可以获得定位信号的，因此在这些情况下它依然能全面地控制飞机的飞行。当飞机飞过无线电和雷达无法覆盖的区域上空时，以前的方法是增大飞行程序间隔，因此飞机必须遵循较远的安全航线，虽然确保了飞行安全也增加了航线的成本。而全球定位系统与数据传输数据相结合的ADS系统，使空中交通管理中心不再依靠地面警戒雷达来控制飞机，这样空中交通管理的指挥就不再是不确定或者未知的，ADS系统会将正在海洋上空飞行的飞机的位置准确地反映给空管中心，表现为飞机把自身定位自动汇报给地面而不再需要加大航线距离来飞过未知区域。

3.4民用计算机卫星通信系统正逐步发展

我国通过对比和研究全球定位系统的特点，正在自主研制和开通一系列民用计算机卫星通信系统。目前民航总局的卫星数据通信网已大幅度覆盖全国重要省份和城市，尤其是客运量较大的主要通航城市，未来这一通信网还会继续扩大面积，使空中交通管理更加高效。我国民用航空业结合自身的实际发展需求，将全球定位系统最大化地利用起来，提高了空中交通管理的效率，保证了民用航空的安全性，同时也促进了空中交通管理的发展。总而言之，全球定位系统在空中交通管理中的应用是我国民用航空发展过程中必不可少的需求，全球定位系统的应用使得民用航空技术更加完善，空中交通管理系统更加高效，确保了空中交通更加畅通和安全，这对于我国在公路、铁路、港口、运河和勘探导航等其他领域有着重要的指导意义。

作者：朱星磊 单位：民航华北空管局北京区域管制中心